一種用于太陽能光伏電池散熱材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及散熱涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于太陽能光伏電池散熱材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能具有可再生、無污染等優(yōu)點(diǎn)，是一種極具競爭力的綠色新能源，硅基太陽能電池光伏發(fā)電技術(shù)被認(rèn)為是當(dāng)今最具發(fā)展前景的新能源技術(shù)。
[0003]硅基太陽能電池為業(yè)界常見的一種太陽能電池。硅基太陽能電池的原理是將高純度的半導(dǎo)體材料(娃)加入摻質(zhì)物使其呈現(xiàn)不同的性質(zhì)，以形成P型半體及η型半導(dǎo)體，并將ρ-η兩型半導(dǎo)體相接合，如此即可形成ρ-η結(jié)面。當(dāng)太陽光照射到一個(gè)ρ-η結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體時(shí)，光子所提供的能量可能會(huì)把半導(dǎo)體中的電子激發(fā)出來產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。光生空穴流向P區(qū)，光生電子流向η區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流，即可構(gòu)成太陽能電池。
[0004]硅基太陽能電池能帶隙Eg為1.12eV(1100nm)，理論光轉(zhuǎn)化效率上限為30%左右，而工業(yè)化Si基太陽能電池能效僅為15-18%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論能效值。其次，太陽光中小于帶隙Eg 1.2eV(IlOOnm)的近紅外光(1200_2500nm)不僅無法利用，而且還會(huì)提高娃基太陽能電池的工作結(jié)點(diǎn)溫度，從而降低太陽能電池的光轉(zhuǎn)化率及使用壽命。
[0005]專利號(hào)為CN201180041466.0的發(fā)明專利公開了球形氮化鋁粉末的制造方法，本發(fā)明提供高導(dǎo)熱性以及填充性優(yōu)異、作為散熱材料用填料有用的球形氮化鋁粉末的制造方法。通過對(duì)100質(zhì)量份的氧化鋁或氧化鋁水合物、0.5?30質(zhì)量份的稀土金屬化合物、及38?46質(zhì)量份的碳粉末的混合物在1620?1900°C的溫度下進(jìn)行2小時(shí)以上還原氮化來制造球形氮化鋁粉末。
[0006]專利號(hào)為CN201110031374.6的發(fā)明專利公開一種散熱材料及其制備方法，包括組分A、組分B，組分A是一種離子型改性樹脂或一種以上離子型改性樹脂混合物，或者是離子型的一種以上改性樹脂復(fù)合物；組分B為遠(yuǎn)紅外發(fā)射率大于0.80或?qū)嵯禂?shù)大于5W/m.K，且粒徑小于30微米的一種或一種以上混合的材料。
[0007]專利號(hào)為CN201410759891.9的發(fā)明專利公開了一種石墨烯復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明提出的石墨烯復(fù)合材料:固定于金屬基體的石墨烯材料片為載體，單質(zhì)和/或化合物復(fù)合于石墨烯表面。同時(shí)本發(fā)明公開了該石墨烯復(fù)合材料的制備方法。該發(fā)明制備的石墨烯復(fù)合材料，是在石墨烯片層之間被撐開，形成空間體結(jié)構(gòu)的前提下與化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，得到的材料具有高導(dǎo)電性、高比表面積，片層間的電阻率低的優(yōu)越性能，可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池、超級(jí)電容器、超級(jí)鉛碳電池、超級(jí)鎳碳電極、太陽能、燃料電池等儲(chǔ)能材料領(lǐng)域；散熱材料領(lǐng)域；環(huán)保、吸附材料領(lǐng)域；海水淡化材料領(lǐng)域；光電、傳感器材料領(lǐng)域；生物相關(guān)領(lǐng)域；催化劑材料領(lǐng)域；導(dǎo)電油墨、涂料材料領(lǐng)域等。
[0008]專利號(hào)為CN201010526930.2的發(fā)明專利公開了一種金剛石晶圓及其生產(chǎn)方法。金剛石晶圓中非金剛石物質(zhì)含量占金剛石晶圓總質(zhì)量的0.05-15%。生產(chǎn)方法為:先用有機(jī)物對(duì)金剛石磨料進(jìn)行表面包覆處理，將處理后的金剛石磨料平鋪在模具中，表面用金屬催化劑覆蓋后壓緊，放入真空爐中，在400-1000°C熱處理2-10h，將模具裝入葉蠟石合成塊中，經(jīng)六面頂壓機(jī)在6-8GPa、1400-2000°C下處理l_10h，停熱卸壓后取出模具，用王水除去模具和表面的金屬催化劑，即得到金剛石晶圓。該產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，設(shè)備投入較低，成本低廉，晶圓尺寸較大，熱導(dǎo)率達(dá)到10-12W/(cm.K)，可作為高性能的散熱材料；還可用于太陽能光伏電池基材和半導(dǎo)體芯片，應(yīng)用范圍廣。
[0009]專利號(hào)為CN201110409132.6的發(fā)明專利公開了一種太陽能電池，其包括半導(dǎo)體基材、摻雜材料層、第一接觸電極、電極層、散熱材料層以及第二接觸電極。半導(dǎo)體基材具有第一表面以及第二表面。摻雜材料層位于靠近第一表面的半導(dǎo)體基材之上或內(nèi)。第一接觸電極位于摻雜材料層上。電極層位于半導(dǎo)體基材的第二表面上。散熱材料層覆蓋電極層。第二接觸電極位于散熱材料層上，且第二接觸電極與電極層電性連接。其散熱材料為氮化鋁(AlN)或氮化硼(BN) ο
[0010]上述已公開的專利文獻(xiàn)均采用單一散熱材料如A1203、A1N、BN、SiC、石墨及金剛石等材料。盡管陶瓷材料A1203、AlN和SiC等文獻(xiàn)報(bào)道理論熱導(dǎo)率分別達(dá)到了 1W/m-K, 319W/m.Κ和360_490W/m.k。但是受到制作工藝技術(shù)、晶體結(jié)構(gòu)以及材料空隙率等因素影響，實(shí)際上市場獲得Al2O3, AlN和SiC陶瓷材料的熱導(dǎo)率僅為70-140，34.3-90ff/m.K左右。因此以上的散熱材料還是很難降低硅基太陽能電池的工作結(jié)點(diǎn)P溫度，從而無法降低太陽能電池大光轉(zhuǎn)化率及使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的目的在于降低硅基太陽能電池的P區(qū)工作溫度、提高硅基太陽能電池光轉(zhuǎn)化率及使用壽命提出一種用于太陽能光伏電池散熱材料及其制備方法。
[0012]為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0013]一種用于太陽能光伏電池散熱材料，其化學(xué)組成通式為xH.yj.ZR，其中H為H =T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Co、Zr、Ga、Ge、Al、S1、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb和Lu的一種或兩種化合物以上；J = L1、Na、K、Mg、Ca、Sr和Ba的一種或兩種化合物以上，R = C、0、B、N、P和F的一種或者兩種化合物以上；0 < X < 5，0< y < 5，
O彡z彡9。
[0014]優(yōu)選的，所述的H由以下化合物的一種或兩種以上獲得:Ti02、V2O5, Cr2O3, MnO2,FeO、Fe2O3' Fe304、Co0、Co3O4' ZrO2> CuO、N1、ZnO、Ga2O3' Ge2O3' Al2O3' Si02、，Y203、CeO2> La2O3'Pr6O11' Sm2O3' Eu2O3' Gd2O3' Tb4O7' Dy2O3' Ho2O3' Er2O3' Tm2O3' Yb2O3和 Lu 203。；
[0015]優(yōu)選的，所述的J由以下化合物的一種或兩種獲得:為CaCO3.SrCO3.BaCO3.MgO,Li2C03、Na2COjP K2CO3。
[0016]優(yōu)選的，所述的R以下鹽類化合物的一種或兩種獲得:硼酸鹽、磷酸鹽、碳化物、金屬氮化物和氟化物。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的所述硼酸鹽為Η3Β03、Β203和SrB4O7;所述磷酸鹽為NH 4H2P04、(NH4) 3P04和Na2HPO4;所述碳化物為C、ZrC和SiC ;所述金屬氮化物為Sr 3N2、Ca3N2, Si3N4和Ca(CN) 2；所述氟化氫為BaF2、SrFjP CaF 2。
[0018]優(yōu)選的，所述的2彡X彡4，0.01彡y彡2.5，2彡z彡9。
[0019]一種獲得上述任意一項(xiàng)所述的用于太陽能光伏電池散熱材料的制備方法，其特征在于:按照化學(xué)組成通式xH.yj.ZR，稱取各元素的氧化物或相應(yīng)鹽類在密閉容器中混料，然后將混合物在惰性氣體或還原性氣氛下，在800-1650°C合成爐中保溫4-8小時(shí)，冷卻、破碎分級(jí)，過篩，即可得到散熱涂層材料。
[0020]本發(fā)明公開了一種可降低太陽能光伏電池P結(jié)點(diǎn)工作區(qū)域溫度的散熱材料，從而提高硅基太陽能電池光轉(zhuǎn)化率及使用壽命。
【附圖說明】
[0021]圖1是實(shí)施例1材料的紅外吸收光譜圖。
[0022]圖2是實(shí)施例1的XRD衍射圖。
[0023]圖3實(shí)施例2材料的紅外吸收光譜圖。
[0024]圖4為實(shí)施例2的XRD衍射圖。
[0025]圖5為實(shí)施例2的拉曼散射光譜圖。
[0026]圖6實(shí)施例3材料的紅外吸收光譜圖。
[0027]圖7實(shí)施例3材料的XRD衍射圖。
[0028]圖8實(shí)施例4材料的紅外吸收光譜圖。。
[0029]圖9實(shí)施例4材料的XRD衍射圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合附圖并通過【具體實(shí)施方式】來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0031]P結(jié)點(diǎn)工作溫度測試方法:在太陽能電池板的P結(jié)點(diǎn)鉆一 0.5_小孔，插入緊密熱電偶，然后用絕熱材料封口。另一端采用溫控儀表顯示，測試太陽能電池板的P結(jié)點(diǎn)溫度變化。
[0032]實(shí)施例1
[0033]將化學(xué)組成xH.yj.zR(其中H = Fe、Co 一種或兩種以上，J = Sr, Ba，的一種或兩種以上，R = 0，N的一種或者兩種以上；x = 2.4，y = 0.22，z = 7.23，其化學(xué)組成Fe2.Aa3Sra JaaiNaC11C^23的散熱材料，即。按照上述化學(xué)組成配比，分別稱取162.4